Краткая характеристика уровней организации жизни на земле

Некоторые ограничения

Хотя все три вида очень специфичны для аспекта экосистемы, которую они хотят описать, все они всё ещё имеют тенденцию не замечать важные аспекты. Некоторые из этих ограничений следующие:

  • Эти виды применимы только в простых пищевых цепях, которые не обязательно встречаются в природе. Они также не учитывают возможное присутствие одного и того же вида на разных трофических уровнях.
  • Более того, ни одна из трёх экологических пирамид не даёт представления о разнице времён года и климата.
  • Другим организмам, таким как микроорганизмы и грибы, не отводится особой роли в пирамидах, несмотря на их жизненно важную роль в экосистемах.
  • Они не учитывают один и тот же вид, принадлежащий двум или более трофическим уровням.

Концепция живого вещества В. И. Вернадского

Понятие о живом веществе разработано прославленным ученым В. И. Вернадским, который отдельно рассмотрел биологическую массу среди совокупности других типов органических веществ, формирующих биосферу земного шара. По мнению исследователя, живые организмы составляют ничтожную долю биосферы. Однако именно их жизнедеятельность наиболее ощутимо отражается на формировании окружающего мира.

Согласно концепции ученого, живое вещество биосферы состоит как из органических, так и неорганических веществ. Главной специфической особенностью живого вещества выступает наличие огромного энергетического потенциала. В плане высвобождения свободной энергии в неорганической среде планеты с живым веществом могут сравниться лишь вулканические лавовые потоки. Основным различием между неживым и живым веществом выступает скорость течения химических реакций, которые в последнем случае происходят в миллионы раз быстрее.

Исходя из учения профессора Вернадского, присутствие живого вещества в земной биосфере может проявляться в нескольких формах:

  • биохимической (участие в обмене химических веществ, формирование геологических оболочек);
  • механической (непосредственное воздействие биомассы на преобразование материального мира).

Биохимическая форма «деятельности» биомассы планеты проявляется в непрерывном обмене веществ между окружающей средой и организмами в ходе переваривания пищи, построения тела. Механическое воздействие живого вещества на окружающий мир заключается в циклическом перемещении веществ в ходе жизнедеятельности организмов.

Иерархия потребностей у людей, которых все в порядке

Физиологическая – это потребность в жидкости, пище, отдыхе. Любопытный факт, что Абрахам Маслоу, отнес удовлетворение сексуальных потребностей, к первой ступеньке. Если вы живете без секса, то ваша жизнь менее счастлива. Если, какая-то из низших потребностей не удовлетворяется, то вы можете стать неудачником, а их Маслоу не рассматривал. С неудовлетворенными низшими потребностями, вы будите, выгодны вашему начальству. Станете рабочей лошадкой, которая не нуждается в повышении зарплаты и премии.

Безопасность – уверенность, определенность завтрашнего дня. В некоторых случаях, страх ваш хороший помощник. Все люди хотят определенности, уверенности, стабильности, защищенности. Например, когда женщина встречается с мужчиной, она хочет узаконить отношения для того, чтобы чувствовать уверенность в завтрашнем дне. Знать, что ваши отношения не иллюзия.

Социальная – потребность быть любимыми

Важно проводить время вместе. Иметь общие интересы

Чувствовать, что ты нужен любимому человеку, знать, что тебя любят за то, что ты есть.

Потребность в уважении – мы хотим стать лучше, чем мы есть. Хотим, чему-то научиться в жизни, достичь цели, признания. Быть грамотным и опытным специалистом, вы не примерно достигните признания и уважения.

Познание – это новый уровень, который начинается с познания себя. Если мы любим и знаем себя, своевременно используем свои внутренние ресурсы, нам легче будет достичь, какой-то цели. За каждую достигнутую цель получайте бонусы (балуйте себя).

Эстетика – в какой-то момент, познавая себя, вы увидите красоту и возможно попытаетесь ее создавать, тем самым подойдете к седьмому уровню.

Самоактуализация – это ваша большая деятельность, предназначение, смысл жизни. Чтобы самолет полетел в небо, для этого надо на листке бумаги, нарисовать чертеж, а затем по частям выстроить эту конструкцию.

Определение энергетической пирамиды

Энергетическая пирамида (иногда называемая трофической пирамидой или экологическая пирамида ) является графическим представлением, показывающим поток энергии на каждом трофический уровень в экосистема.

Ширина каждого столбца представляет единицы энергии, доступные на каждом трофическом уровне; высота всегда одинакова. Поток энергии движется через слои энергетической пирамиды снизу вверх и постепенно уменьшается по мере расходования энергии организмами на каждом уровне.

Основа энергетической пирамиды указывает энергию, доступную в первичных производителях. Первичные производители, также известные как автотрофы, – это организмы, которые создают свою собственную пищу, беря свою энергию из неживых источников энергии. В большинстве случаев это фотосинтезирующие растения, которые используют энергию солнца для создания собственного питания в виде простых сахаров, хотя есть исключения, например, глубоководные организмы, которые используют химическую энергию из гидротермальных жерл. В этом описании мы сосредоточимся на экосистемах, которые получают энергию от солнца.

Все остальные уровни в энергетической пирамиде состоят из гетеротрофов – организмов, которые получают свое питание из органического углерода, обычно в форме других растений и животных.

Второй трофический уровень состоит из первичных потребителей. Это травоядные, которые питаются исключительно первичными производителями. Третий и четвертый уровни состоят из вторичных потребителей и третичных потребителей. Это хищники и всеядные, которые могут питаться на любом из более низких уровней, хотя в основном потребляют организмы с трофического уровня непосредственно под ними. Верхний слой энергетической пирамиды содержит вершины хищников. В основном это хищные животные, у которых нет естественных хищников.

Популярные статьи  Что такое погода

Форма пирамиды используется для представления потока энергии из-за того, как энергия расходуется и теряется во всей системе.

Первичные производители получают энергию от солнца. Тем не менее, только около 1% всей доступной солнечной энергии фактически поглощается растениями (она может проходить сквозь растения или отскакивать от них); это GPP или валовая первичная производительность. К счастью, от солнца выделяется такое большое количество энергии, что 1% достаточно для поддержки растений; в областях с высоким поступлением энергии от солнца, например, в тропических биомах, GPP выше, чем в тех областях, где поступление энергии от солнца является низким.

Растения используют фотосинтез чтобы преобразовать энергию солнца в химическую энергию, которая хранится в виде органических соединений, таких как сахара. Затем растения проводят клетка дыхание, чтобы преобразовать сахара в полезную энергию молекула АТФ (аденозинтрифосфат). Клеточное дыхание – это метаболическая реакция, которая израсходует около 60% растение Энергии, оставляя около 40% GPP в качестве АЭС или чистой первичной производительности. Это значение АЭС представляет 100% от общего количества единиц энергии, предоставленных для использования растениями.

Энергия используется для всех жизненных процессов, таких как дыхание, движение, обменные процессы и размножение. Таким образом, из 100% общей энергии, доступной для растений, только около 10% превращается в ткани растения, в то время как 90% расходуется и теряется в виде тепла.

На каждом из последующих трофических уровней одинаковое количество энергии (90%) теряется в виде тепла, а 10% превращается в доступный биоматериал. К тому времени, когда энергия достигает верхнего трофического уровня, хищники вершины получат только 0,01% первичной энергии! Поскольку на самом высоком трофическом уровне доступно очень мало энергии, пищевые цепи обычно ограничены максимум шестью уровнями.

На протяжении всей энергетической пирамиды разлагающие вещества и детриваторы разрушают ткани и другие органические вещества, которые не потреблялись животными выше в пищевой цепи. При этом эти организмы перерабатывают питательные вещества обратно в почву, играя жизненно важную роль в циклах углерода и азота.

  • Трофический уровень – Каждый из иерархических уровней в экосистеме, в которой организмы выполняют одинаковую функцию и питательные отношения в пищевой цепи.
  • Пищевой сети – биологическая сообщество в котором организмы взаимодействуют друг с другом и их физической средой.
  • автотрофного – Ан организм который способен производить свое собственное питание в виде органических веществ из неорганических веществ, таких как диоксид углерода.
  • гетеротроф – Организм, который должен получать свое питание из органических веществ, обычно растительных и животных веществ.

Возникновение биологической организации

Считается, что биологическая организация возникла в раннем мире РНК, когда цепи РНК начали выражать основные условия, необходимые для функционирования естественного отбора, как это было задумано Дарвином : наследуемость, вариативность типа и конкуренция за ограниченные ресурсы. Пригодность репликатора РНК (его скорость увеличения на душу населения), вероятно, была бы функцией присущих ему адаптивных способностей (в том смысле, что они определялись нуклеотидной последовательностью) и доступности ресурсов. Тремя основными адаптивными способностями могли быть: (1) способность воспроизводиться с умеренной точностью (приводящая как к наследуемости, так и к изменчивости типа); (2) способность избегать распада; и (3) способность приобретать и обрабатывать ресурсы. Эти возможности изначально определялись складчатыми конфигурациями репликаторов РНК (см. « Рибозим »), которые, в свою очередь, кодировались бы в их индивидуальных нуклеотидных последовательностях. Конкурентный успех среди различных репликаторов РНК зависел бы от относительных значений этих адаптивных способностей. Впоследствии, среди более поздних организмов конкурентный успех на последовательных уровнях биологической организации, по-видимому, продолжал зависеть в широком смысле от относительной ценности этих адаптивных способностей.

Заметки

Рекомендации

  • Эванс, ФК (1951), «Экология и исследования городских территорий», Scientific Monthly (73)
  • Jordan, F .; Йоргенсен, С.Е. (2012), Модели экологической иерархии: от молекул до экосферы , ISBN   9780444593962
  • О’Нил, Р.В. (1986), , ISBN   0691084378
  • Паве, Ален (2006), «Иерархическая организация биологических и экологических систем», в Pumain, D. (ed.), Hierarchy in Natural and Social Sciences , New York, New York : Springer-Verlag , ISBN.   978-1-4020-4126-6
  • Постлетвейт, Джон Х .; Хопсон, Джанет Л. (2006), Современная биология , Холт, Райнхарт и Уинстон , ISBN   0-03-065178-6
  • Пумейн, Д. (2006), Иерархия в естественных и социальных науках , ISBN   978-1-4020-4127-3
  • Саймон, HA (1969), «Архитектура сложности», The Sciences of the Искусственные науки , Кембридж , Массачусетс: MIT Press

Живая материя: базовые уровни организации

Как можно систематизировать все живое?

  • Биосферный (биосфера, ноосфера и прочее).
  • Биогеоценотический (биогеоценозы, популяции).
  • Популяционный (пищевые цепи, популяции как отдельные явления).
  • Организменный (организмы по одному и группы).
  • Тканевый (флоэма, нервная ткань и т.д.).
  • Клеточный (это могут быть самостоятельные одноклеточные организмы или клетка растительное/животное).
  • Молекулярный (гормоны, жиры, неорганика).

Экология детально изучает более высокие уровни организации – биосферный и биогеоценотический. Терминологический аппарат находит применение не только в экологии, но и в других биологических дисциплинах.

Чем сложнее схема, тем больше уровней входит в её состав. Даже молекулу можно изучить с разных углов как группировку элементов. В каждом уровне можно построить свою иерархию, где будет прослеживаться иерархическая схема объектов. Так, иерархия генов четко прослеживается в геноме.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

С помощью более низких уровней можно описать новый уровень в иерархии. Моделируем ситуацию: необходимо описать организм, это можно сделать через призму атомного, молекулярного, клеточного, тканевого и других уровней. На каждом уровне иерархии формируются новые функции, которые необходимы для обеспечения жизнедеятельности. Воспользоваться новыми свойствами (функциями), не могут объекты нижнего уровня.

Отличие живого от неживого

Живым считалось все то, что растет , дышит, передвигается, питается, рождается и умирает
.
Затем появились более профессиональные определения свойств живых организмов:

Популярные статьи  Что такое река? части реки и их определения

  1. Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой.
    Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.
  2. Живые организмы получают энергию из окружающей среды [гланым образом — с помощью дыхания?],
    используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности.
    Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
    Кроме того, живые объекты осуществляют обмен веществ с окружающей средой.
  3. Живые организмы активно реагируют на окружающую среду
    [сначала ощущением, потом — движением от/к, включением в себя, соединением с, изменением себя или вокруг…].
    Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.
    [Ощущение — главная загадка живого; это — начало души.]
  4. Живые организмы не только изменяются , но и усложняются.
  5. Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность живых организмов.
    Причем потомство и похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей.
    В этом проявляется действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы.

    Сходство потомства с родителями обусловлено ещё одной замечательной особенностью живых организмов –
    передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения.
    Эта информация содержится в генах –
    единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах.
    Генетический материал определяет направление развития организма.

  6. Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни.
  7. Живое способно к саморегуляции. Живая система работает против возрастания энтропии.

Однако, все эти признаки живого в упрощенных формах можно обнаружить и в неживом.
А наиболее яркими признаками живого являются, пожалуй, следующие:

  1. Стремление к независимости от изменяющейся внешней среды.
  2. Размножение и экспансия.
  3. Неравновесность состояния. Обмен веществ. Стремление преобразовать и окружающую среду.
  4. Способность к регенерации. Возрастание устойчивости.

Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого:
жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению.
Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.

Опережающее отражение живых организмов — ещё одна их отличительная черта

Анализ проблем происхождения и развития жизни с позиций теории функциональных систем
привел П.К.Анохина (1898-1974) к необходимости введения новой категории: опережающее отражение.
Опережающее отражение появилось с зарождением на Земле жизни и является отличительным свойством последней.

Как условие, определившее возможность появления жизни, П.К.Анохин рассматривал существование «предбиологических систем».
Они обладали свойствами, обеспечивавшими устойчивость против возмущающих воздействий.
Примером могут служить «аллостерические системы», устойчивость которых достигается за счет ретроингибирования:
торможения начальных стадий химических превращений при достижении определенной концентрации конечного продукта этих превращений.

Тела косной природы реагируют, отвечают реакциями на внешние воздействия.
Принципиальной характеристикой физического, в отличие от физиологического, является «неинтенциональность»

Что же касается живого организма, то, если рассматривать его не как физическое тело, а как целостный индивид,
совершающий приспособительное поведение, следует признать, что он отражает мир опережающе,
его активность в каждый данный момент — не ответ на прошлое событие, а подготовка, обеспечение будущего.

Опережающее отражение действительности — свойство живых организмов опережать во времени и пространстве
закономерное течение последовательных событий внешнего мира.

Эксперименты Бенджамина Либета показывают, что бессознательные электрические процессы в головном мозге,
называемые Bereitschaftspotential (потенциальная готовность), предшествуют осознанным решениям
для выполнения волевого, спонтанного действия, подразумевая, что бессознательные нейронные процессы предшествуют
и, возможно, являются причиной волевых актов, которые ретроспективно считаются сознательными мотивами.

Анохин П.К. Опережающее отражение действительности. – Вопросы философии. 1962, № 7, с. 175.

Живое вещество и его роль в биосфере

Живое вещество – совокупность всех живых организмов, выраженная через массу, энергию и химический состав.

Живое вещество – основа биосферы, но составляет крайне незначительную её часть.

Высокая химическая активность и геологическая роль живого вещества, прежде всего, связано с тем, что живые организмы благодаря биологическим катализаторам (ферментам) совершают (по выражению академика Л. С. Берга) что-то невероятное с точки зрения физико-химических явлений; например они способные фиксировать в своём теле молекулярный азот атмосферы при обычных для природной среды значениях температуры и давления; в промышленных условиях связывание атмосферного азота до аммиака требует температуры порядка 500 градусов Цельсия и давления от 500 до 700 атмосфер.

В живых организмах на порядок или несколько порядков увеличиваются скорости химических реакций в процессе обмена веществ; в связи с этим Вернадский живое вещество назвал «чрезвычайно активизированной материей».

Свойства живого вещества

1. Способность быстро занимать (осваивать) всё свободное пространство.

2 Движение не только пассивное (под действием силы тяжести, гравитационных сил), но и активное

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти, сохраняя при этом высокую физико-химическую активность

4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям; в связи с этим наблюдается освоение не только всех сред жизни, но и крайне трудных по физико-химическим параметрам условий

5. Феноменально высокая скорость протеканий реакций; она в сотни и в тысячи раз выше, чем в неживом веществе

6. Высокая скорость обновления живого вещества

Все перечисленные свойства живого вещества обуславливаются концентрацией в нём больших запасов энергии; согласно Вернадскому по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Функции живого вещества на основе классификации А. В. Лаппо (1987)

1. Энергетическая – связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей её по цепям питания, рассеиванием; одна из важнейших функций

2. Газовая – способность изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом, в частности включение углерода в процессы фотосинтеза, а затем – в цепи питания обуславливала аккумуляцию его в биогенном веществе;

Популярные статьи  Всемирный день окружающей среды и день эколога (5 июня)

3. Окислительно-восстановительная – связана с интенсификацией под влиянием живого вещества как процессов окисления (благодаря обогащению среды кислородом), так и восстановления (разложение органических веществ при недостатке кислорода)

4. Концентрационная – способность организмов концентрировать в своём теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей средой на несколько порядков

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и костных веществ; основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ

6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов

7. Средообразующая – является интегративной (т. е. как результат совместного действия других функций); в ней связана преобразование физико-химических параметров среды

8. Рассеивающая – проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организма (например рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов, разного рода перемещения в пространстве, смене покровов

9. Информационная – живые организмы и их сообщества накапливают определённую информацию, закрепляют её в наследственных структурах и затем передают последующим поколениям – одно из проявлений адаптационных механизмов

В обобщённом виде роль живого вещества сформулирована геохимиком А. Н. Перельманом в виде «Закона биогенной миграции атомов»: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом…

В соответствии с этим законом понимание процессов, протекающих в биосфере невозможно без учёта биотических и биогенных факторов. Воздействуя на живое население Земли люди тем самым изменяют условия миграции атомов и, как следствие, воздействую на основополагающие геологические процессы.

Иерархическая структура жизни

биосфера: Биосфера включает в себя все биомы Земли и все живые организмы внутри. Это включает области на поверхности Земли, под поверхностью Земли и в атмосфере.

биом: Биомы охватывают все экосистемы Земли. Их можно разделить на районы с похожим климатом, растительностью и животным миром. Биомы состоят из наземных и водных биомов. Организмы в каждом биоме приобрели особые приспособления для жизни в их специфической среде.

Экосистема: Экосистемы предполагают взаимодействие между живыми организмами и окружающей их средой. Это включает в себя как живой, так и неживой материал в окружающей среде. Экосистема содержит много разных типов сообществ. Например, экстремофилы — это организмы, которые процветают в экстремальных экосистемах, таких как соленые озера, гидротермальные жерла и желудки других организмов.

сообщество: Сообщества состоят из различных популяций (групп организмов одного и того же вида) в данном географическом районе. От людей и растений до бактерий и грибов, сообщества включают живые организмы в окружающей среде. Различные группы населения взаимодействуют и влияют друг на друга в данном сообществе. Поток энергии управляется пищевыми сетями и пищевыми цепями в сообществе.

Население: Популяции — это группы организмов одного и того же вида, обитающие в определенном сообществе. Популяции могут увеличиваться в размерах или сокращаться в зависимости от ряда факторов окружающей среды. Популяция ограничена определенным видом. Популяция может быть видом растения, видом животного или бактериальной колонией.

Организм: Живой организм — это отдельная особь вида, которая обладает основными характеристиками жизни. Живые организмы высоко упорядочены и обладают способностью расти, развиваться и размножаться. Сложные организмы, включая людей, полагаются на сотрудничество между системами органов.

Система органов: Органные системы — это группы органов в организме. Некоторыми примерами являются кровеносная, пищеварительная, нервная, скелетная и репродуктивная системы, которые работают вместе для поддержания нормального функционирования организма. Например, питательные вещества, полученные пищеварительной системой, распределяются по всему организму кровеносной системой. Аналогично, кровеносная система распределяет кислород, который всасывается дыхательной системой.

Орган: Орган является независимой частью организма организма, которая выполняет определенные функции. Органы включают сердце, легкие, почки, кожу и уши. Органы состоят из различных типов тканей, расположенных вместе для выполнения определенных задач. Например, мозг состоит из нескольких различных типов, включая нервные и соединительные ткани.

Ткань: Ткани — это группы клеток с общей структурой и функцией. Животная ткань может быть сгруппирована в четыре субъединицы: эпителиальная ткань, соединительная ткань, мышечная ткань и нервная ткань. Ткани сгруппированы вместе, чтобы сформировать органы.

Cell: Клетки являются самой простой формой живых единиц. Процессы, происходящие в организме, осуществляются на клеточном уровне. Например, когда вы двигаете ногой, именно нервные клетки несут ответственность за передачу этих сигналов от вашего мозга к мышечным клеткам вашей ноги. В организме есть несколько различных типов клеток, включая клетки крови, жировые клетки и стволовые клетки. Клетки различных категорий организмов включают клетки растений, клетки животных и бактериальные клетки.

органелл: Клетки содержат крошечные структуры, называемые органеллами, которые отвечают за все, от размещения ДНК клетки до производства энергии. В отличие от органелл в прокариотических клетках, органеллы в эукариотических клетках часто заключены в мембрану. Примеры органелл включают ядро, митохондрии, рибосомы и хлоропласты.

Молекула: Молекулы состоят из атомов и являются наименьшими единицами соединения. Молекулы могут быть организованы в большие молекулярные структуры, такие как хромосомы, белки и липиды. Некоторые из этих больших биологических молекул могут быть сгруппированы вместе, чтобы стать органеллами, которые составляют ваши клетки.

Атом: Наконец, есть очень маленький атом. Требуются чрезвычайно мощные микроскопы, чтобы увидеть эти единицы материи (все, что имеет массу и занимает место). Такие элементы, как углерод, кислород и водород состоят из атомов. Атомы связаны вместе, чтобы сделать молекулы.Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода. Атомы представляют собой наименьшую и наиболее специфическую единицу этой иерархической структуры.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: